51 Sb アンチモン 121.76
半金属 p-block Period 5 Group 15

アンチモン

Sb · Element 51 · Pnictogens

A brittle metalloid used since antiquity as eye cosmetic, and now as a flame retardant.

20°Cでの状態 固体
原子量 121.76 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³

構造

アンチモン原子

環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてアンチモンが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 6.697 g/cm³ 38%
融点 903.8 K 37%
沸点 1860 K 42%
比熱 0.207 J/g·K
熱伝導率 24.3 W/m·K 52%

原子

原子半径 139 pm 30%
共有結合半径 139 pm
ファンデルワールス半径 206 pm

電子

電気陰性度 2.05 73%
イオン化エネルギー 833.6 kJ/mol 73%
電子親和力 101.3 kJ/mol 68%

存在

地殻中の存在度 0.2 mg/kg 44%

同定

元素記号Sb
原子番号51
原子量121.76 u
分類半金属
ブロックp
結晶構造菱面体晶系
酸化数-3, +3, +5
発見年ancient
発見者Known since antiquity

出典:IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。

縮尺どおりの大きさ

How big is a アンチモン atom?

Radius 139 pm — that is 0.139 nm, so about 3597 million of them side by side would span a millimetre.

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

アンチモン is liquid over a 956 K window, from 904 K to 1860 K.

位置

表での位置

アンチモン sits in period 5, group 15. Everything in group 15 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER 半金属

All 半金属

物語

アンチモンとは何か、そしてどのように発見されたか

A brittle metalloid used since antiquity as eye cosmetic, and now as a flame retardant.

The discovery of アンチモン

古代の美容の秘密から現代の元素へ

古代エジプトの起源(紀元前3000年)

アンチモンの物語は、古代の美容習慣から始まります。クレオパトラを含むエジプトの女王たちは、粉砕した輝安鉱(硫化アンチモン)を「コール」として使用しました。これは印象的な黒いアイメイクであり、眼感染症や砂漠の太陽光によるまぶしさから目を守る効果もありました。

「彼女の目は輝安鉱から作られたコールで縁取られ、帝国をも動かす眼差しを与えていました。」――古代エジプトの美容に関する記述

中世の錬金術

中世の錬金術師たちは、アンチモンを「金属のオオカミ」と呼びました。加熱すると他の金属を「食べる」ように見えたためです。錬金術の文献では記号♁がアンチモンを表し、術者たちはそれが変成の力を持つと信じていました。

修道士の謎めいた発見

1450年頃、バジル・バレンタインというドイツのベネディクト会修道士(おそらく pseudonym)が、写本「アンチモンの凱旋車」でアンチモンについて詳しく記しました。彼は金属アンチモンの抽出方法と医学的用途を説明しましたが、その治療法はしばしば毒性を示しました。

貴金属との混同

何世紀もの間、アンチモンは鉛やスズと混同されていました。名称は、純粋な形ではほとんど見つからなかったことから、「単独ではない」を意味するギリシャ語「anti-monos」に由来します。アラビアの錬金術師たちはこれを「al-ithmid」と呼び、後に「antimony」へと変化しました。

科学的な認識

Nicolas Lémery(1707年)は、化学論文の中でアンチモンを独立した元素として初めて明確に区別しました。彼は、アンチモンが鉛やスズとは異なる独自の性質をもつ、もろく銀白色の金属として単離できることを示しました。

産業革命での用途

産業革命によって、アンチモンの真の可能性が明らかになりました:

  • 1780年代:印刷機用活字合金が出版業界に革命をもたらしました
  • 1840年代:摩擦マッチや雷管にアンチモンを使用しました
  • 1860年代:装飾品にブリタニアメタル(アンチモン-スズ合金)を使用しました
  • 1890年代:初期の自動車用に鉛-アンチモン製バッテリー格子が開発されました

20世紀の難燃剤革命

1950年代の発見:科学者たちは、三酸化アンチモンがハロゲン化合物の難燃性を劇的に高めることを発見しました。この発見は、火災予防によって数え切れないほどの命を救う、アンチモンの最も重要な現代用途につながりました。

現代の理解

現在、アンチモンは独自の性質をもつ半金属として理解されています:

  • 電子配置:[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³
  • 同素性:複数の結晶形で存在します
  • 半導体の性質:現代の電子機器や赤外線検出器に使用されます
驚くべき旅:クレオパトラのアイメイクから現代の火災安全まで――アンチモンの5000年にわたる歩みは、科学的理解によって古代の材料が革新的な新用途を見いだせることを示しています!

用途

アンチモンの用途

火災安全と難燃剤

三酸化アンチモン(Sb₂O₃)は世界で最も重要な難燃助剤であり、世界のアンチモン消費量の60%以上で使用されています。燃焼化学を妨げるハロゲン化アンチモンを放出することで作用し、子ども用パジャマから航空機の客室内装まで、さまざまなものを保護します。

自動車産業

  • ブレーキパッド:硫化アンチモンは高温でも安定して機能する摩擦材を提供します
  • バッテリー格子:自動車用バッテリーの鉛-アンチモン合金(2-6% Sb)は機械的強度と耐食性を高めます
  • 軸受合金:高負荷エンジン用軸受にアンチモン-スズ-銅系ホワイトメタルを使用します
  • はんだ付け:自動車用電子機器の鉛フリーはんだにアンチモンを使用します

ガラスとセラミックス

  • ガラスの清澄:三酸化アンチモンは気泡を除去し、高品質なガラス製造で透明度を高めます
  • 脱色剤:ガラス中の鉄不純物による黄色や緑色の色調を中和します
  • 乳白剤:白く不透明なガラスやセラミック釉薬を作ります
  • テレビ画面:放射線遮蔽のため、ブラウン管ガラスにアンチモン化合物を使用します

繊維とプラスチック

  • ポリエステル製造:アンチモン触媒(三酸化アンチモン)はポリエチレンテレフタレート(PET)の重合を可能にします
  • 難燃性繊維:カーペット、家具張り地、防護服にアンチモン化合物を使用します
  • プラスチック添加剤:硬質PVCや熱硬化性プラスチックで、アンチモン化合物をハロゲン化合物と組み合わせます

顔料と塗料

  • ナポリ黄:アンチモン酸鉛によって作られる歴史的な美術顔料で、古代から使用されています
  • 迷彩塗料:軍事用途で赤外線反射率を低下させるため、アンチモン化合物を使用します
  • セラミック釉薬:アンチモンは陶器やタイルに黄色や白色を与えます

電子機器と半導体

  • 半導体ドーピング:ケイ素やゲルマニウムにおけるn型ドーパントとして、超高純度アンチモンを使用します
  • 熱電デバイス:ペルチェ冷却システムにビスマス-アンチモン合金を使用します
  • 赤外線検出器:軍事および科学用途にアンチモン化インジウム(InSb)を使用します
  • ダイオード:トンネルダイオードやマイクロ波デバイスにアンチモン化合物を使用します

軍事と防衛

  • 曳光弾:アンチモン化合物によって弾道を目視できるようにします
  • 雷管組成物:雷管や小火器用プライマーに三硫化アンチモンを使用します
  • 徹甲弾:アンチモンによって装甲貫通弾の鉛芯を硬化させます

医薬品用途

  • 抗寄生虫薬:アンチモン化合物はリーシュマニア症や住血吸虫症の治療に使用されます
  • 獣医学:特定の動物寄生虫の治療に酒石酸アンチモンカリウムを使用します

身近なアンチモン

家庭での火災安全

  • マットレス:フォームや布製カバーにアンチモン系難燃剤を使用します
  • カーペットと敷物:三酸化アンチモンは家庭用品の急速な延焼を防ぎます
  • 子ども用衣類:難燃性の寝間着には、安全性のためアンチモン化合物を使用します
  • 家具張り地:ソファ、椅子、カーテンにアンチモン系難燃剤を処理します
  • 電子機器の筐体:テレビ、コンピューター、家電製品の筐体には火災安全のためアンチモンが含まれます

自動車

  • 自動車用バッテリー:鉛-アンチモン格子が構造と耐久性をもたらします
  • ブレーキパッド:硫化アンチモンの摩擦材が自動車を安全に停止させます
  • 内装部品:ダッシュボードのプラスチックや座席の布地に難燃剤を使用します
  • 電子システム:はんだ接合部や半導体部品にアンチモンを使用します

食品・飲料容器

  • プラスチックボトル:PETボトルの製造にアンチモン触媒を使用します(水や炭酸飲料のボトル)
  • 食品包装:アンチモン触媒を用いてポリエステルフィルムや容器を製造します
  • 電子レンジ用容器:耐熱性プラスチックにはアンチモン化合物が含まれることがあります

衣類と繊維

  • ポリエステル衣料:ほぼすべてのポリエステル繊維はアンチモン触媒を用いて作られます
  • カーペットの裏材:合成カーペット繊維や裏材にアンチモンを使用します
  • スポーツ用品:難燃性のスポーツウェアや用品にアンチモンを使用します

建築材料

  • 断熱材:火災安全基準への適合のため、アンチモン処理したフォーム断熱材を使用します
  • 電気配線:難燃性を高めるため、PVC製電線被覆にアンチモンを使用します
  • 屋根材:合成屋根膜にアンチモン化合物を使用します

家庭用電子機器

  • 回路基板:難燃性PCB基板にアンチモンを使用します
  • ケーブル被覆:電気ケーブルのプラスチック被覆をアンチモンで処理します
  • 機器筐体:電話やコンピューターのケースにアンチモン系難燃剤を使用します
隠れたアンチモン:ポリエステルのシャツから自動車のブレーキパッド、水のボトルまで、私たちは知らないうちに毎日何十回もアンチモンに触れています。アンチモンは、化学における最も目立たない一方で不可欠な元素の一つです!

由来

天然での存在

0.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 44% of elements

アンチモンの世界分布

主要鉱物:輝安鉱

輝安鉱(Sb₂S₃)には71.4%のアンチモンが含まれ、完全なへき開を示す特徴的な金属光沢の灰色結晶を形成します。古代文明では、輝安鉱をアイメイク用の「コール」として知っていましたが、それが硫化アンチモンであるとは認識していませんでした。

世界の主要鉱床

  • 中国:世界生産量の60%を占め、主に湖南省の錫鉱山山鉱床から産出します。これは世界最大のアンチモン鉱山です
  • ロシア:シベリアに重要な鉱床があり、特にサリリャフスコエ鉱床が知られています
  • タジキスタン:ゼラフシャン金-アンチモン帯に主要な輝安鉱鉱床があります
  • ミャンマー:豊富な輝安鉱脈をもつ歴史的なアンチモン鉱山地域です
  • ボリビア:アンデス山脈の高地に鉱床があり、スズや銀を伴うことが多いです
  • トルコ:複数の稼働中アンチモン鉱山をもつ、ヨーロッパの重要な供給源です

地質学的形成

アンチモン鉱床は、比較的低温(150-300°C)の熱水過程によって形成されます。この元素は次の場所に濃集します:

  • 浅熱水脈:温泉や地熱活動によって形成された地表近くの鉱床
  • 交代鉱床:アンチモン鉱物が石灰岩やその他の炭酸塩岩を置き換えた鉱床
  • 多金属鉱床:金、銀、水銀、ヒ素とともに見つかることが多い鉱床
  • 温泉鉱床:活動中の地熱地域で現在も起こるアンチモンの沈殿

共生鉱物

  • スティビコン石(Sb₂O₄):輝安鉱の風化によって生じる黄色の酸化アンチモン
  • バレンチナイト(Sb₂O₃):酸化帯に見られる白色の酸化アンチモン
  • セルバンチ石(Sb₂O₄):黄色から褐色の酸化生成物
  • 自然アンチモン:一部の鉱床に見られる希少な金属アンチモン
  • テトラヘドライト:銅-アンチモン硫化物である「灰色銅鉱」

存在度と希少性

アンチモンは地殻中の存在度が63番目に高い元素で、約0.2 ppmです。そのためスズよりは希少ですが、銀よりは豊富です。濃集には特定の地質条件が必要で、経済的な鉱床はまれです。

二次資源

  • 鉛バッテリーのリサイクル:廃自動車用バッテリーからアンチモンを大量に回収します
  • 難燃剤のリサイクル:電子廃棄物からアンチモンを回収します
  • 軸受金属のリサイクル:産業機械からアンチモンを回収します
地質学的考察:アンチモンは活動中の地熱系の近くで鉱床を形成しやすいため、多くの鉱床が火山地域にあります。これは、この古代から知られる元素を、地球で現在も続く地質過程と結び付けています!

取り扱い

安全性

アンチモンの安全性プロファイル

有毒金属――注意して取り扱う

アンチモンとその化合物には毒性があり、慎重な取り扱いが必要です。スズとは異なり、アンチモンは吸入、摂取、皮膚接触によって重大な健康リスクをもたらします。毒性はアンチモン化合物の種類によって大きく異なります。

呼吸器への危険

  • 急性ばく露:アンチモンの粉じんや煙はじん肺(「アンチモン肺」)を引き起こします
  • 慢性影響:長期吸入により呼吸器への刺激や肺の瘢痕化が起こります
  • 職業ばく露限界:OSHAによる職場空気中の限界値は0.5 mg/m³です
  • 保護具:工業環境では呼吸用保護具が必要です

全身的な健康影響

  • 心血管系:高用量では心拍リズムや血圧に影響します
  • 消化器系:急性ばく露により吐き気、嘔吐、下痢が起こります
  • 皮膚への影響:接触によって膿疱性皮膚病変である「アンチモン斑」が生じます
  • 生殖:一部のアンチモン化合物は生殖能力や発生に影響します

職場での安全

  • 工学的対策:アンチモン処理工程では局所排気を使用します
  • 個人用保護:手袋、安全眼鏡、適切な呼吸用保護具を使用します
  • 衛生管理:手を十分に洗い、作業着を分けます
  • 健康監視:ばく露した作業員には定期的な健康監視を行います

環境と消費者の安全

  • 飲料水:EPAによる飲料水中アンチモンの上限値は6 ppbです
  • PETボトル:プラスチックボトルから微量のアンチモンが移行しますが、通常は安全です
  • 食品接触:食品中のアンチモン濃度は通常、非常に低い値です
  • 電子廃棄物:適切に廃棄することでアンチモン汚染を防げます

火災と化学的危険

  • スチビンガス(SbH₃):非常に有毒なアンチモン水素化物ガスです
  • 燃焼生成物:アンチモン化合物を燃やすと有毒な煙が発生します
  • 化学反応性:一部のアンチモン化合物は酸化剤です

緊急時の対応

  • 吸入:新鮮な空気の場所へ移し、直ちに医師の診察を受けてください
  • 皮膚接触:石けんと水で十分に洗ってください
  • 眼への接触:15分間水で洗い流し、医療機関を受診してください
  • 摂取:無理に吐かせず、中毒情報センターに連絡してください
重要:消費者製品(難燃剤、PETボトル)中のアンチモンがもたらすリスクは最小限ですが、工業用アンチモンには厳格な安全手順が必要です。アンチモン化合物を扱う際は、必ずMSDSの指針に従ってください。

簡単な回答

アンチモン:よくある質問

What is アンチモン?

アンチモン (symbol Sb) is element 51 on the periodic table, a 半金属 in period 5, group 15. A brittle metalloid used since antiquity as eye cosmetic, and now as a flame retardant. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of アンチモン?

アンチモン's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of アンチモン?

アンチモン melts at 903.8 K (630.6 °C) and boils at 1860 K (1586.9 °C).

What is the atomic mass of アンチモン?

The standard atomic weight of アンチモン is 121.76 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is アンチモン?

アンチモン has a density of 6.697 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of アンチモン is about 6.7× heavier.

What is the electronegativity of アンチモン?

アンチモン has a Pauling electronegativity of 2.05. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered アンチモン, and when?

アンチモン has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from greek anti + monos; symbol from stibium.

How common is アンチモン on Earth?

アンチモン makes up about 0.2 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.